無導線心臟起搏講課

1、起搏器進展： 無導線心臟起搏,,自1958年第一臺永久全埋藏式起搏器植入人體后，起搏器技術不斷發(fā)展、提高，起搏器的臨床應用范圍及適應證也在不斷地拓寬?，F(xiàn)代起搏器已成為心臟病學診斷與治療越來越重要的技術。,歷史,歷史,,首例起搏器設計工程師 Rune Elmqvist,首例起搏器植入醫(yī)生 Ake Senning,歷史,,植入首例起搏器患者 Arne Larsson,歷史,,植入人體的首例起搏器,歷史,主要內容,現(xiàn)有起搏系統(tǒng)無導

2、線起搏系統(tǒng)概述植入技術相關研究未來展望,現(xiàn)有起搏系統(tǒng),組成脈沖發(fā)生器起搏電極導線也正是起搏器并發(fā)癥的主要來源,現(xiàn)有起搏系統(tǒng)—問題,電極導線氣胸（1.6-2.6%）導線斷裂（<1%）脫位（2-4%）心臟穿孔（<1%）導線路徑中的靜脈血栓（1-3%）三尖瓣返流慢性電極失效（5年內5-7%）,現(xiàn)有起搏系統(tǒng)—問題,脈沖發(fā)生器病人不適囊袋感染首次植入0.5%的感染率再次植入2-7%的感染率血

3、腫外觀（女性、反復更換）,11,起搏器感染帶來臨床及經濟負擔,起搏器患者植入后15個月的感染死亡率為36.3%, 是未感染起搏器患者死亡率（ 15.4%）的2倍多起搏器患者感染的平均住院時間 (LOS) 為14.4 天，相比而言，起搏器患者未發(fā)生感染的平均住院時間為4.8 天在美國，治療起搏器感染患者的邊際成本為 $16,852 到$24,459,12,需要一個全新的起搏系統(tǒng)，可以提供可靠的起搏感知；同時，解決現(xiàn)在起搏系統(tǒng)所帶來的

4、挑戰(zhàn)最小化感染、氣胸、脫位以及其他和導線及囊袋相關的風險與此同時，這個起搏系統(tǒng)還應該具備以下功能改善患者的依從性和舒適度兼容MRI*機器取出更安全且易操作,怎么辦？,* MRI conditional status of the Nanostim device not yet determined,13,這需要一個全新的起搏系統(tǒng)，可以提供可靠的起搏感知；同時，解決現(xiàn)在起搏系統(tǒng)所帶來的挑戰(zhàn)最小化感染、氣胸、脫位以及其他和導線

5、及囊袋相關的風險與此同時，這個起搏系統(tǒng)還應該具備以下功能改善患者的依從性和舒適度兼容MRI*機器取出更安全且易操作,怎么辦？,* MRI conditional status of the Nanostim device not yet determined,沒有起搏器電極、無需起搏器囊袋的全新的起搏系統(tǒng),主要內容,現(xiàn)有起搏系統(tǒng)無導線起搏系統(tǒng)概述植入技術相關研究未來展望,解決辦法？,15,,無導線起搏—類型,經體表

6、無線能量傳輸心臟起搏超聲能量傳輸方式磁能量傳輸方式微型無導線起搏器生物自發(fā)電起搏器全皮下植入式心臟轉復除顫器系統(tǒng)( S-ICD),超聲能量傳輸方式,在體表植入超聲發(fā)射裝置( 發(fā)射器) 靜脈途徑在心臟內植入超聲接收裝置( 接收器) 接收器可以接收發(fā)射器透過胸壁發(fā)送的超聲能量并轉換為電能量( 即脈沖電流)進行心臟起搏,,超聲波,穿透胸壁,電刺激脈沖信號0-3V,脈沖發(fā)生器,,,無導線電傳導,,,使用超聲波作為起搏能量-EBR

7、系統(tǒng),尺寸小?高效的能量傳遞?被動發(fā)射，無內部能源?體積 0.05 cc ?總體長度 9 mm ?直徑 2.6 mm,組織錨定結構長度3.6 mm?五個爪狀結構?0.9 mm2 氧化銥陰極頭端?鈦合金外殼?纖維網狀編制的表明易于 組織生長包裹,導引鞘-前端可以轉動的12F動脈 導引鞘管-可經動脈逆行或者經房 間隔穿刺進入左室,遞送導管-8F中空鞘管，頭端有特殊 設計連接植入部分，可以注 入造影劑

8、-電極預置于頭端，通過尾 端操縱桿釋放,使用超聲波作為起搏能量-EBR 系統(tǒng),檢測聯(lián)合植入的右室設備-任何起搏器，ICD或者CRT,定位電極,EBR系統(tǒng)協(xié)同發(fā)放起搏脈沖-自動同步LV first 3ms-每跳自動調整,發(fā)射器13cc（7.5mm厚）有線連接穿透距離46cm,電池42cc（11.8mm厚）,程控儀無線連接方式,使用超聲波作為起搏能量-EBR 系統(tǒng),使用超聲波作為起搏能量-EBR 系統(tǒng),,例1：患者男、69

9、歲，缺血性心肌病，藥物治療后心功能NYHA 3級， EF值25％，QRS波呈左束支阻滯圖形，時限240ms，此前植入的ICD做一級預防治療。因評估ICD壽命還有3年，又因各參數(shù)穩(wěn)定故未更換ICD。本次因嚴重心衰擬將ICD升級為CRT-D。植入術中，將超聲左室起搏電極植入在左室后側壁，起搏閾值1.0V，脈寬0.5ms，超聲發(fā)放器植入在左胸第5肋間，經心電圖及Holter證實其功能穩(wěn)定、持續(xù)性雙室同步起搏（圖5-1-16

10、）。第6月隨訪時，仍為雙室同步起搏，起搏的QRS波時限150ms，心功能與EF值均明顯改善。,例2：患者男、59歲，缺血性心肌病伴心功能3級，心衰藥物治療不理想，EF值27％，此前因三度房室阻滯已植入雙腔ICD，右室起搏的QRS波時限160ms。2007年ICD升級為CRT-D，本次因左室起搏閾值升高擬更換左室起搏導線，但因入路靜脈閉塞而不能實施。曾因二尖瓣嚴重反流給予二尖瓣夾（Mitra Clip技術）治療。本次超聲左室內膜

11、起搏的閾值0.7V，脈寬0.5ms，其發(fā)放器放置在左胸第6肋間，植入后雙室同步起搏3月后患者心衰癥狀明顯改善，但不久心功能再度惡化，磁共振檢查提示，超聲發(fā)放器已不位于接收器的正上方，使發(fā)放的超聲波束被肋骨遮擋（圖5-1-17），為此再次做手術調整，將發(fā)放器位置上調到第6肋間。6月后患者癥狀改善，但仍呈間歇性雙室起搏，起搏的QRS波時限130ms，不起搏時160ms，術后EF值從27％升高到46％，心功能2級，心衰癥狀明顯改善。,例3：患

12、者男、62歲，缺血性心肌病，EF值19％，因冠脈三支病變已放置支架。2007年因左束支阻滯、QRS波時限160ms及心衰加重而植入CRT-D。經冠狀靜脈的左室起搏導線放植在左室側壁，但臨床癥狀未獲改善，因二尖瓣明顯反流而做了二尖瓣夾的治療，二尖瓣反流明顯減少，因對CRT治療無反應，本次將超聲左室起搏電極植于心尖側壁，超聲發(fā)放器放置在左側第7肋間的接收器上方。植入后發(fā)放器工作有效而穩(wěn)定，起搏閾值1.0V，脈寬0.5ms。圖5-1-18顯示

13、，左室起搏電極距發(fā)生器僅5~6cm，兩者之間有小的彎度與夾角。6月隨訪中，均呈穩(wěn)定的雙室同步起搏，QRS波時限140ms，左室縮小，EF值增加，心功能逐漸改善，植入3月時心功能3級，6月時心功能改善為2~3級。,磁能量傳輸方式,與利用超聲能量相似，通過植入心前區(qū)皮下的發(fā)射器將磁能量傳遞至心腔內的電極接收器線圈，進而接收器將接收到的磁能量轉換為交變電流，經整流和電容整形成為近似方波的心臟起搏脈沖進行心臟起搏影響磁能量消耗的主要因素是發(fā)射

14、器與接收器的距離與角度——距離越近、越平行越好由于利用磁能量出現(xiàn)較晚，相關臨床試驗尚未開展,使用電磁感應作為起搏能量,發(fā)射組件-皮下植入,接收組件-心內膜植入,在線圈中產生一個快速變化的磁場,利用線圈切割磁感線產生的電能來奪獲心肌,,8cm,,8mm,Leadless pacing using induction technology : impact of pulse shape and geometric factorson p

15、acing efficiency ；Europace (2013) 15, 453-459doi:10.1093/europace/eus308,無導線起搏系統(tǒng)如何實現(xiàn),磁感應,Wieneke et al. PACE 2009;32:177-83,使用電磁感應作為起搏能量,利用電生理導管遞送接收線圈,發(fā)射線圈產生電磁場,缺點：雖然穩(wěn)定奪獲心臟，但無法解決能量傳輸中的太大能量損耗問題,通過植入皮下金屬線圈將電磁能量轉換為交變電流，經整流

16、和電容整形成為近似方波的心臟起搏脈沖，在0.5mT的磁場強度下經過約3cm胸壁的能量傳輸后，由右室心尖螺旋電極轉化產生0.6-1mv、脈寬0.4ms的起搏脈沖電流，穩(wěn)定奪獲起搏心臟。,生物自發(fā)電起搏器研究,酶生物發(fā)電技術 。2005年Yuhashi 等用人工酶Ser415Cys/GDH( 葡萄糖脫氧酶) 作為陽極與BOD( 膽紅素氧化酶) 陰極組成酶燃料電池，通過分解血液中的葡萄糖，從而使電子在電池兩極之間移動產生電流納米發(fā)電技術。納

17、米材料氧化鋅發(fā)電線，用人工組織黏合劑固定在大鼠搏動的心臟表面，隨著心臟的搏動，納米發(fā)電線被拉伸縮短和彎曲(形變) ，獲得電流 生物學自發(fā)電技術研究尚處于生物材料學研究階段，離臨床應用還有相當距離,39,微型無導線起搏器,St. Jude: Leadless Pacamaker(LCP)——Nanostim?Medtronic: Percutaneous Leadless Pacemaker(PLP),LCPNanostim,PLP

18、Medtronic,Micra VVIR Pacemaker,Intended for patients that have a Class I or II indication for a single-chamber ventricular pacemakerContraindicated in patients with current implanted devices which:would interfere with

19、 the placement of the Micra device are providing active cardiac therapy Volume: <1 cc (Adapta pacemaker ~10cc),Pre-IDE I120696,Confidential,微型無導線起搏器,經靜脈推送系統(tǒng)進入右室心尖部預期壽命9-13年-心室100%起搏時壽命為9年-心室50%起搏時壽命為13年,Nanostim

20、?使得無導線心臟起搏成為可能,高效節(jié)能大容量電池無需導線低功率的通訊傳導雙重固定: 單匝螺旋(x 2 拉力強度) 加上有棱角的尼龍縫線通過影像確保螺旋旋出的圈數(shù)基于導管的植入和取出系統(tǒng),Nanostim? VVIR 起搏器通過股靜脈進入到右心室。,主要內容,現(xiàn)有起搏系統(tǒng)無導線起搏系統(tǒng)概述植入技術相關研究未來展望,Nanostim? 無導線起搏器的遞送系統(tǒng),遞送導管柔軟、靈活、導管頭端可轉向的設計最小化并發(fā)癥固定

21、功能整合的保護套18 F手柄4個功能操控頭端轉向錨定/解除旋轉機器釋放固定,Delivery catheterdeflectable segment,Nanostim? 無導線起搏器的取出系統(tǒng),新型微型無導線起搏器植入方法,股靜脈穿刺,長導絲放置上腔靜脈,擴張鞘管沿著導絲放入右心房位置,沿著擴張鞘管放入起搏器遞送系統(tǒng),通過外置手柄處的偏轉系統(tǒng)，控制偏轉導管,拖拉鞘管尾端雙股線確定起搏器固定牢靠，剪短雙股線其中一根抽出遞送

22、系統(tǒng),起搏系統(tǒng)放置到位后，使用外置程控儀器測試參數(shù),植入完成,49,圣猶達LCP,,,Nanostim? 的程控,通過體表ECG電極通訊傳輸無需龐大的天線無需額外的電路組件電池電流比遙測系統(tǒng)少,與傳統(tǒng)的有導線起搏系統(tǒng)對比,主要內容,現(xiàn)有起搏系統(tǒng)無導線起搏系統(tǒng)概述植入技術相關研究未來展望,2006年Echt等首先在豬模型上進行了無導線超聲心臟起搏的可行性和安全性研究2007年，Lee等利用相同的方法，首次在人體成功進行了

23、通過超聲能量進行心臟起搏的研究 在右房右室和左室共80個位點進行了起搏測試，發(fā)射器至接收器距離為( 11.3 ±3.2)cm。平均起搏閾值為( 1.01 ± 0.64) V , 機械指數(shù)為( 0.5 ±0.3)，首次證實在人體利用超聲能量行心臟起搏安全可行2013年，Auricchio等報道了3例利用這項技術在患者實現(xiàn)CRT的病例WiSE-CRT研究，是評估利用超聲能量行左室起搏實現(xiàn)CＲT的一項臨床研

24、究，此系統(tǒng)的有效性和安全性也有待這項研究結果的公布與證實,超聲能量傳輸方式的相關研究,LEADLESS研究: 第一項測試Nanostim起搏器在人體安全性與可行性的臨床研究；前瞻性、單組、多中心研究；共入選33例患者，術中成功率為97％，平均植入時間44分鐘。,Study result: showed leadless cardiac pacemaker (LCP) can safely provide single-chambe

25、r ventricular pacing.,首次用于人體的LEADLESS 研究,目的: 評估無導線起搏器的安全性和有效性前瞻性，非隨機，多中心研究（3個歐洲中心）入選共33例患者,LEADLESS Study: 結果,成功植入32/33 患者 (97%)1 例出現(xiàn)腹股溝血腫但無需治療1 例心臟穿孔、填塞? 需要手術修復, 患者術后第5天出現(xiàn)大面積腦中風—死亡手術時間 進出導引器：28 分鐘 (范圍 11 – 74 min)

26、 進出導管：16 分鐘 (范圍 3 – 57 min) 從手術到出院的時間：平均1 天 (范圍 1 – 4)導管重置次數(shù)： 平均 0.5 (范圍 0 – 3),LEADLESS Study: LCP的臨床表現(xiàn)是可靠且可預測的15,目前LCP臨床應用剛起步，對包括植入過程、起搏器是否脫落、感染后如何移除和臨床效果等都需要今后大規(guī)模的臨床研究驗證。,Comment,優(yōu)點創(chuàng)傷小，經皮穿刺導管技術置入，無需外科手術制作囊袋，不影響患者外

27、觀；操作簡單、便捷，起搏系統(tǒng)無需外部連接；急慢性并發(fā)癥減少，血管相關并發(fā)癥減少，更少的手術感染機會，無起搏器囊袋及導線相關并發(fā)癥；可適用于MRI。治療費用降低，住院時間縮短。,不足 目前所有LCP均為心室單腔起搏（微型無導線起搏器）或雙室起搏（左室僅有超聲能量傳輸方式），尚無傳統(tǒng)的DDD起搏模式。經體表無線能量傳輸?shù)淖畲蟛蛔阍谟谀芰康膿p耗：電池問題,隨訪期內無任何不良事件發(fā)生,未來Nanostim在歐洲已進入商用歐洲將會

28、有1000例左右的臨床研究進行美國將會進行LEADLESS II臨床研究，預計667例患者入選心房無導線起搏器及多心腔無導線起搏器正在研發(fā),器械取出：臨床前研究結果 Retrieval Safety,臨床前研究-10只羊植入時間>5 個月 (范圍 159-161 天)100% 成功取出LP 從取出導管到移除LCP平均用時2分鐘35 秒(范圍1-4 分)重新植入平均用時2分鐘42 秒 (范圍: 2-3 分) ，100%

29、 成功 (n=5)無栓塞無脫位無穿孔,主要內容,現(xiàn)有起搏系統(tǒng)無導線起搏系統(tǒng)概述植入技術相關研究未來展望,無導線起搏器的優(yōu)勢,可避免導線相關的所有并發(fā)癥可避免起搏器囊袋的相關并發(fā)癥：經皮穿刺導管技術置入，操作簡單、便捷、創(chuàng)傷小，無需外科手術制作囊袋，不影響患者外觀可適用于核磁共振顯像檢查可以實現(xiàn)左室心內膜無線起搏并應用于CRT起搏閾值低 膈肌刺激風險減小激動順序正常,減少心外膜起搏可能導致的室性心律失?？筛鶕?jù)

30、左室最晚激動收縮部位選擇起搏位點,從而提高CRT反應率,無導線起搏器的不足之處,目前所有無導線起搏器均為心室單腔起搏VVI(R) ,或雙室起搏( 左室僅有超聲能量傳輸方式) ，尚無傳統(tǒng)的DDD 起搏模式，這可能導致房室失同步的非生理性起搏增加經體表無線能量傳輸?shù)淖畲蟛蛔阍谟谀芰康膿p耗, 能量利用率僅有0.03% ～ 0.07%無導線起搏器臨床應用剛起步，缺乏足夠的臨床證據(jù)證實其長期應用的真正利弊，需要今后大規(guī)模的臨床研究。由于除顫

31、電極與普通起搏電極的結構與工作機制差異較大，目前無導線起搏技術尚不能應用于除顫。不過，全皮下植入式心臟轉復除顫器系統(tǒng)( S-ICD)目前已得到臨床應用。,,,Performance,Time and/or Effort (funds),,生物醫(yī)學科技發(fā)展,起搏器發(fā)展的未來趨勢---無導線起搏器總結,,,現(xiàn)有起搏器,無導線起搏,生物起搏,1:醫(yī)生以及整個行業(yè)已經為無導線起搏器努力了超過40年2:這一設想現(xiàn)在可以變?yōu)楝F(xiàn)實3:廠家能